導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇工程結(jié)構(gòu)分析論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

2結(jié)構(gòu)地震響應分析常用的方法

2.1振型分解反應譜法

振型分解反應譜法的原理：該方法分解其結(jié)構(gòu)單自由度體系的振型以及反應譜。根據(jù)此法，地震效應中的多自由度體系特性得到了求解。該法把結(jié)構(gòu)的動力效應數(shù)值化，通過地震反應譜來推算出結(jié)構(gòu)在地震作用下的行為。反應譜曲線反映的是周期及反應的關(guān)系曲線。我國現(xiàn)行的抗震規(guī)范中，計算單向水平地震響應時，采用的是振型分解反應譜法。規(guī)范中對兩個主軸方向均施加地震作用，同時組合雙向水平地震的響應（即是組合其中一個方向百分之一百的值與另一方向百分之八十五值的平方根）。從此可知，抗震性能的要求在規(guī)范中越來越高。振型分解反應譜法廣泛的應用在實際工程中，下面介紹一下其優(yōu)缺點。優(yōu)點：⑴振型分解反應譜法的優(yōu)點在于其結(jié)合廣義地震的強度、動力特征、場地以及震中距一起考慮，研究相互之間的關(guān)系。自1950年開始，該方法就廣泛應用于各國建筑抗震規(guī)范中，同時也是我國結(jié)構(gòu)抗震設計規(guī)范中地震作用所采用的分析方法以及計算理論基礎。⑵該方法的反應譜的繪制是由國內(nèi)外大量的記錄最大地震響應在結(jié)構(gòu)單質(zhì)點體系中的行為計算而來的。從統(tǒng)計理論角度來說，該方法能夠較為準確的算出結(jié)構(gòu)在其使用期內(nèi)收到地震的最大反應，在定量角度而言上較為準確可靠。這就是反應譜法尤為突出的優(yōu)點。缺點：盡管反應譜法的理論比較成熟而且簡單易懂。然而，局限性來源于其本質(zhì)，使其有著如下不足之處：⑴盡管反應譜法綜合考慮了結(jié)構(gòu)動力特征所產(chǎn)生的共振效應，但目前的設計工作中依然將地震的慣性力當做是靜力來處理，因此，反應譜理論在目前來說是準動力理論而非準確的動力理論；⑵振幅、頻譜和持續(xù)時間作為地震動力效應的三要素，在利用振型分解反應譜法作分析的過程中僅僅考慮了振幅和頻譜，未能真實的反映地震動力效應持續(xù)的時間對結(jié)構(gòu)破壞程度的影響，而這種影響恰恰是至關(guān)重要的；⑶反應譜理論的適用范圍是結(jié)構(gòu)在彈性階段的地震效應。結(jié)構(gòu)整體最不利的地震效應在彈塑性階段中的體現(xiàn)能夠用該法粗略地推算出，結(jié)構(gòu)在整個地震過程的效應則無法體現(xiàn)。同時地震過程中各關(guān)鍵構(gòu)件在彈塑性變形階段的應力以及變形狀態(tài)也無法反映出來，因而也無法找出地震作用下結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。因此學者們可以把尋找彌補該法缺陷的方法作為今后的研究方向。

2.2時程分析法

時程分析法作為新型的抗震分析方法，開始于1960年，并逐步發(fā)展起來。其主要用于研究高層以及超高層建筑的抗震性能分析。該方法作為有效的分析方法，在1980已廣泛應用于抗震設計規(guī)范或規(guī)程中。地震波利用時程分析法，按照時間段進行數(shù)值化后，再在整個結(jié)構(gòu)體系的振動微分方程中將其帶入，采用逐步積分法對結(jié)構(gòu)在彈塑階段的動力反應進行分析，求解結(jié)構(gòu)在整個強震時間以及空間區(qū)域中的動力狀態(tài)全過程，得出任意桿件在任意時刻的內(nèi)力和變形以及出現(xiàn)塑性鉸的順序。地震動相關(guān)參數(shù)需要輸入到時程分析法中，該參數(shù)是能反映場地的真實情況以及具有統(tǒng)計意義的加速度時程曲線。結(jié)構(gòu)體系的動力模型綜合考慮了結(jié)構(gòu)的非線性恢復力特征。與振型分解反應譜法相比較，時程分析方法更加接近實際情況。因而時程分析方法具有如下特點：⑴將地震力數(shù)值化，轉(zhuǎn)化為地震動加速度時程曲線輸入，對結(jié)構(gòu)進行地震反應效應的分析，能較為全面地考慮了強震作用的三要素；⑵結(jié)構(gòu)的動力性質(zhì)是利用結(jié)構(gòu)在彈塑階段的整個過程恢復力特征曲線來體現(xiàn)，從而能夠比較準確地體現(xiàn)結(jié)構(gòu)地震響應；⑶能夠得到結(jié)構(gòu)在整個強震時間以及空間區(qū)域中的動力狀態(tài)全過程，得出任意桿件在任意時刻的內(nèi)力和變形以及出現(xiàn)塑性鉸的順序，從而可判定結(jié)構(gòu)的屈服機制。

2.3靜力彈塑性（Pushover）分析

靜力彈塑性（Pushover）分析主要研究方向是研究罕遇地震力作用下，結(jié)構(gòu)體系的地震效應。該法是基于抗震性能設計方法，評價結(jié)構(gòu)體系在大震作用下，是否滿足“結(jié)構(gòu)不倒塌，重要構(gòu)件不嚴重受損”的抗震性能目標。本文根據(jù)Pushover的基本計算原理進行簡要的介紹，并就其在工程實例中的應用展開討論。對高層建筑結(jié)構(gòu)來說，該法是一種可行的簡化分析方法。其計算過程如下：⑴建立模型、內(nèi)力分析和配筋。利用程序，求出結(jié)構(gòu)構(gòu)件在我國現(xiàn)行規(guī)范中規(guī)定的荷載工況下的內(nèi)力并配筋。內(nèi)力分析時，梁、柱利用框架單元進行模擬,現(xiàn)澆板用殼單元進行模擬,模擬框架的計算簡圖如圖1所示。⑵塑性鉸的定義和設置。SAP2000可以在任意構(gòu)件的任意部位布置任意數(shù)量的塑性鉸（彎矩、剪力以及軸力）。各種塑性鉸的本構(gòu)模型如圖2所示。⑶側(cè)向加載模式以及輸出模型結(jié)果。

篇2

中圖分類號：[TB16] 文獻標識碼：A

一．裂紋板的研究背景及現(xiàn)狀

在板的使用中，隨著當代我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和不斷提高，新型材料的發(fā)明和新興機械結(jié)構(gòu)的不斷產(chǎn)生，使得薄板的模型到處可見。尤其是在薄板帶有裂紋工作的狀態(tài)下。一般而言，結(jié)構(gòu)中如果存在裂紋或者缺陷，會改變結(jié)構(gòu)的物理特性，如質(zhì)量、阻尼和剛度等，從而導致結(jié)構(gòu)的動力學特性發(fā)生了變化。所以，要對結(jié)構(gòu)進行整體性的檢測和評估，來確定結(jié)構(gòu)是否有損傷或者破壞，進而判斷損傷的位置和損傷的程度，以及損傷程度的變化趨勢，這樣就需要研究分析含裂紋結(jié)構(gòu)的動力學特性。然而，進行含裂紋結(jié)構(gòu)的動力特性的分析一直是動力學研究領域的難點之一。

二．從裂紋梁裂紋板的推廣研究

目前在研究含裂紋結(jié)構(gòu)的動力特性分析方面，已經(jīng)有了很多的方法可以借鑒，但是這些已有的方法大多是裂紋梁的研究，而關(guān)于裂紋板的研究卻很少。因此，鑒于這個問題，本文在總結(jié)了含裂紋梁動力仿真中三種常用的分析模型基礎上即：彌散裂縫模型、集中柔度模型和精細網(wǎng)格模型，進行了修改，然后推廣到了含裂紋板的動力特性計算模型。并以精細網(wǎng)格模型為主著重研究了含雙裂紋板的動力特性

三．含裂紋板的裂紋分析

討論自由振動問題一般根據(jù)要求列出運動微分方程進而解方程求得自由振動的頻率，此頻率稱為固有頻率或者自然頻率它在確定共振條件方面有著重要的意義。當彈性體（梁、板、殼體）內(nèi)產(chǎn)生裂紋后，由于剛度減小，則其固有力學特性，如固有頻率、屈曲臨界壓力等隨之降低，以此可以用測頻的方法來監(jiān)視裂紋的發(fā)生與發(fā)展。裂紋振動分析的關(guān)鍵是裂紋的處理，常見的處理方法：等效截面法、局部剛度法、一致裂紋梁理論。

四．本文研究的主要內(nèi)容

本文在總結(jié)和汲取前人的研究成果基礎上，用ANSYS軟件建立了裂紋板的有限元模型,將計算單裂紋結(jié)構(gòu)動力特性的方法推廣到計算多處裂紋板彎曲振動的近似模態(tài)，計算了雙裂紋在不同裂紋長度、不同的裂紋深度和不同相對位置處對矩形板模態(tài)參數(shù)的影響，為實際工程故障診斷提供參考。本文主要研究內(nèi)容如下：

(一 )對于含裂紋薄板在彎矩和剪力聯(lián)合的情況下的應力強度因子，還沒有完整的解答可以利用。因此，研究了含裂紋有限尺寸應力強度因子計算的近似解。

（二）利用斷裂力學的研究成果，通過對應力強度因子的積分，推導出含裂紋薄板的單元剛度矩陣。

分別研究了含裂紋薄板有限元建模的三種主要方法：，彌散裂縫模型、集中柔度模型、精細網(wǎng)格模型，其中主要研究了精細網(wǎng)格模型，并通過實例分析了含單裂紋薄板的動力特性，并與已有試驗結(jié)果對比驗證文述算法的有效性。

借助精細網(wǎng)格模型的思想，以含雙裂紋懸臂矩形薄板為例應用有限元軟件ANSYS對其進行模態(tài)分析，討論了該板固有頻率和振型在不同裂紋長度下隨雙裂紋相對位置改變的變化規(guī)律。

應用有限元軟件ANSYS對雙裂紋懸臂板進行模態(tài)分析，通過數(shù)值模擬仿真,討論了雙裂紋懸臂矩形板的固有頻率和振型在不同裂紋相對位置時隨裂紋深度增加的變化規(guī)律。

得出簡單結(jié)論

本文具體而詳細地主要以含裂紋懸臂矩形薄板為研究對象進行理論建模、有限元分析及模態(tài)分析仿真，得到了不同長度的裂紋在不同位置時含裂紋薄板的各階頻率的變化和振型的變化和不同深度的裂紋在不同位置時含裂紋薄板的各階頻率的變化和振型的變化，取得了令人滿意的分析結(jié)果以及有價值的研究結(jié)論：

各階的固有頻率隨裂紋位置、裂紋深度和裂紋長度的變化具有明顯的規(guī)律性變化。固有頻率隨著裂紋的擴展逐漸減小，雙裂紋深度和長度對板固有頻率的影響同裂紋位置密切相關(guān)，此外，裂紋長度對高階頻率的影響較大，裂紋深度對低階頻率的影響較大。這對工程實際有指導意義。

裂紋的存在對板振型的影響是顯著的，但對不同階振型影響的顯 著程度不同。階數(shù)越高，裂紋對板振型的影響越顯著，這與裂紋長度和裂紋深度對頻率的影響情況不同。這就說明，當采用振型作為結(jié)構(gòu)損傷的識別參數(shù)時，一般來說，振型的階數(shù)要取得相對比較高會好一些。

通過對比三種方法在固有頻率和振型方面的差異。三種求解方法各有不同，但都不可避免的存在誤差。分析其產(chǎn)生的原因主要有以下幾個方面：

彌散裂縫模型優(yōu)點在于使用方便，僅用很少的單元就可以得到含裂紋結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應。但是這種模型比較粗糙，受網(wǎng)格密度影響很大，對裂紋影響區(qū)域即裂紋單元長度沒有嚴格的定義，為了得到準確的仿真結(jié)果，單元劃分和抗彎剛度減少量要根據(jù)實驗結(jié)果估計、修正。

集中柔度模型的理論基礎好，但是計算復雜，難以應用現(xiàn)有商業(yè)有限元軟件計算，局部柔度的求取依賴于應力強度因子，而復雜結(jié)構(gòu)的應力強度因子計算比較困難，計算的精確度直接影響裂紋結(jié)構(gòu)的仿真精度。

六．相關(guān)建議

本文雖然取得了一些有意義的結(jié)論，但由于時間和能力有限，不能對課題進行更深入的研究。從課題研究的延續(xù)性和對裂紋結(jié)構(gòu)模型準確性以及計算精度更高的要求上看，還需要做進一步的工作。

由于受到時間的限制，本文主要以懸臂薄板為例，研究了板的動力特性。這種研究方法也可以推廣到其他邊界條件的薄板。

本文在研究含雙裂紋懸臂矩形薄板的動力特性問題中。將裂紋模擬為一細長菱形，當然，這種模擬不一定是最接近現(xiàn)實模型的，因此可以在裂縫模型的建立上有更多的構(gòu)思，以至于得出的結(jié)果更貼近實際工程。

參考文獻：

[1]李舜酩.機械疲勞與可靠性設計，北京：科學出版社,2006.

[2]王磊，李家寶.結(jié)構(gòu)分析的有限差分法，北京：人民交通出版社,1982.

篇3

【關(guān)鍵詞】基坑支護；結(jié)構(gòu)設計；支撐；監(jiān)測

1.工程概況湖南住宅建筑工程東面為小區(qū)道路，距路邊約20m；南面為單層臨建某酒店，間距約5.5m，該臨建基礎采用600噴粉樁，樁長約15m，但現(xiàn)場觀察有部分墻體有不同程度的開裂，是基礎不均勻沉降引起的，如果地下室深基坑支護結(jié)構(gòu)有較大變化，就會對該酒店造成較大不利影響；西面為圍墻，距離約10m，北面是八層宿舍樓，間距約13m。該建筑物占地成矩形，長55.52m，寬18.5m。總建筑面積約15500m2，樓高15層，設一層地下室，地下室層高分別為4.4m和3.4m，但外露0.9m在地面上。場地自然標高約為-0.90m，地下室基礎承臺墊層底標高分別為-6.4m和-7.35m，即地下室挖土深度分別為5.5m及6.45m，具體布置詳見圖1。圖1地下室圍堰平面圖

2.地質(zhì)條件

按地質(zhì)鉆探資料提示，地質(zhì)情況按孔深分層如下：0～3.7m為雜填土，松散；3.7～16.7m為淤泥質(zhì)粘土，飽和流塑；16.7～24.1m為中細砂角礫層，飽和，中細砂松散，角礫稍密；24.1～26.6m為粉質(zhì)粘土，飽和硬塑；26.6～29.3m為粉質(zhì)土層，濕堅硬；29.3～55.5m為強風化花崗片麻巖。地下水位較高，地表下約0.84m。

3.基坑支護結(jié)構(gòu)設計方案的選擇

根據(jù)該建筑物地形及鉆探資料，綜合分析該地下基坑有如下幾個特點：

(1)基坑開挖深度大。

(2)基坑開挖深度范圍內(nèi)是雜填土、淤泥，土性差；地下水位較高。

(3)地下室南面距某酒店只有5.5m，且酒店有約3.0寬洗車槽場地及海鮮水池設在此5.5m范圍內(nèi)。鉆孔樁，噴粉樁等機械無法靠近施工。并且一定要保證酒店正常營業(yè)，地下室施工時要保證該酒店建筑物的安全。

通過對多種方案綜合分析，最后確定地下室基坑南面采用拉森Ⅲ型鋼板樁圍護，其余三面采用鉆孔樁800間距1100圍護，鉆孔樁外側(cè)采用500、400噴粉樁聯(lián)成止水帷幕。鉆孔樁除基坑底為-7.35m部分采用兩層水平支撐外，其余鉆孔樁均采用一層水平支撐設計，鋼板樁采用兩層水平支撐設計。第一層支撐體系采用鋼筋混凝土梁（其中鋼板樁仍使用HK300C工字鋼作腰梁，節(jié)點利用焊接鋼筋錨入支撐混凝土中），中間設φ800鉆孔支承樁。第二層支撐體系采用HK300C工字鋼。由于部分基礎承臺阻擋節(jié)在二層支撐的支撐樁上，考慮到不能拖延加設支撐的時間，因而先加設支撐，然后支撐與承臺混凝土一起澆筑

此設計方案本著“安全、經(jīng)濟、施工方便”的原則，一方面采用鉆孔樁及鋼筋混凝土支撐，經(jīng)濟合理，節(jié)省工程開支，又能保證基坑支護結(jié)構(gòu)有足夠的剛度和整體性；另一方面，鋼板樁可接駁加長，使樁錘能懸空施打板樁，以解決場地限制問題；另外，鋼板樁的抗?jié)B性能較好，鋼支撐安拆方便，施工速度快，且鋼板及鋼支撐可重復使用。

4.支護結(jié)構(gòu)設計的驗算取值

4.1鉆孔樁的計算（按等值梁法計算）

4.1.1r、Ck、ψk按20m范圍內(nèi)的加權(quán)平均值計算，求得：r＝15.9KN/m，ψK=120；主動土壓力系數(shù)Ka=tg2(45-12/2)=0.66；被動土壓力系數(shù)Kp=tg2(45+12/2)=1.52；查表得K=1.28；eAh=rhKa=15.9×5.5×0.66=57.7KN/m2；eAq=qKa=2.64KN/m2；

4.1.2基坑面以下支護結(jié)構(gòu)的反彎點取在土壓力零的d點，視為一個等值梁的一個鉸支點，計算樁上土壓力強度等于零的點離基坑底面下的距離為：y=Pb/r(K·Kp-Ka)=2.94m。

4.1.3按簡支梁計算等值梁的兩支點反力，求得：Po=127.3KN/m，Ra=134.6KN/m。

4.1.4計算鉆孔樁最小入土深度to=X+Y，X=10m，求得：to=12.94m；t=1.13×to=14.62m；Lh+t=5.5+14.62=20.12m。綜合考慮樁長取L＝20m。

4.1.5按剪力為零處彎矩最大，求得最大彎距：Mmax=246.8KN/m。

4.1.6采用800徑鉆孔樁，每隔1100mm布置，最大彎矩設計值：Mmax＝246.8×1.1×1.2＝325.8KN/m樁混凝土等級為C25，通過常規(guī)方法計算，鉆孔樁選配1620（對稱配筋，承受最大彎矩每側(cè)配密）。

4.2水平支撐GL1的截面設計。水平支撐GL1的截面尺寸定為500×900mm，作用于GL1的豎向荷載包括GL1的結(jié)構(gòu)自重g=1.25KN/m和支撐頂面的施工荷載q=9.7KN/m2，作用在支撐結(jié)構(gòu)上的水平力包括由土壓力和坑外地面荷載引起的圍護墻對腰梁QL1的側(cè)向力。可按圍護墻沿腰梁長度方向分布的水平乘以支撐中心距確定，即支撐的軸向力為NO＝7.5Ra=7.5×134.6=1009.5KN。

水平支撐GL1按偏心受壓構(gòu)件計算。取內(nèi)力標準值綜合系數(shù)為1.2，則GL1上的彎矩M＝1.2×（g+q）lo2/8=219.1KN/m；軸力為N＝1.2No=1211.4Kn，為了構(gòu)造簡便，GL1采用對稱截面配筋，經(jīng)按常規(guī)方法計算，GL1上下各選配625，（四肢）。

4.3腰梁QL1的截面設計。

QL1梁的截面尺寸定為500×800mm，圍護墻沿QL1梁長度方向分布的水力為q=Ra=134.6KN/m，考慮八字撐的影響，QL1梁的計算跨度按規(guī)范取lo=(l+l1)/2=5.0m，QL1梁按連續(xù)梁考慮。查表知Mmax=0.107qlo2×1.2=504.75KN/m，最大剪力Qmax=0.607，qlo=408.5KN。通過正截面承載力計算及斜截面抗能力計算，選配625（每側(cè)），(四肢)。

4.4工字鋼I30的強度驗算。查表Wx=472.3×103mm2；（f）=215MPa，得f=Mmax/Wx=106.9MPa＜（f）），所以，采用I30工字鋼偏于安全。

4.5鋼板樁的計算?；由?.5m，經(jīng)驗算是一層內(nèi)支撐不滿足要求，為此要用第二層內(nèi)支支撐。采用現(xiàn)在拉森Ⅲ型鋼板樁，其截面特性：Wx=1600×103；f=200N/mm2；最大彎矩設計值：Mmax=1.2189.2=227.04KNm/m；f=Mmax/Wx=142﹤200N/mm2；考慮到現(xiàn)有鋼板樁規(guī)格等因素，經(jīng)驗算樁長設計為20m，保證深基坑支護結(jié)構(gòu)安全。

4.6第二道腰梁QL2的截面設計。設計采用H鋼HK300C，其截面特征值：A=225.1×102mm2；Ix=40948×104mm4；Iy=13734×104mm4；Wx=2559×103mm3；Wy=900×103mm3；ix=135mm；iy=78mm；沿QL2梁上分布水平力q=1.2×243.2=291.8KN/m；M=0.107qLo2=780.7KNm；f=M/Wx=305＜315N/mm2。4.7第二層水平支撐QL2截面設計。GL2梁采用HK300C鋼梁，其自重q=1.77KN/m；自重產(chǎn)生彎矩M=22.2KN/m；軸向力No=7.5RB=2188.8KN；ε=M·A/N；W=0.089＜30；λ=lo/iy=117；ψb=0.374；f=260N/mm2﹤315N/mm2。以上結(jié)構(gòu)設計理論值經(jīng)驗算，符合設計規(guī)范要求。

5.基坑支護結(jié)構(gòu)的施工處理措施要點

5.1鋼板樁的施工。

為避免施工打工程樁時震動及土壤擠壓對酒店的基礎影響，所以靠近酒店（平行于A軸）的鋼板在工程樁施工前先打，打完鋼板樁后在板樁背后做排水溝。

5.2鉆孔樁及噴粉樁施工。全部鉆孔樁均在工程樁完成后才進行鉆孔施工，鉆孔樁采用“跳打”的方式施工。噴粉樁按鉆孔樁的施工進度分段插入施工。

5.3挖土施工及支撐的設置和拆除

5.3.1鉆孔樁完成后，降土約1.3m深(即支撐梁面標高-2.2m)，制作第一層支撐，該層支撐完成后大面積回填300mm厚土，支撐面為不少于300mm厚的準石粉石渣，這樣一方面保護支撐不被機械壓壞，另一方面有利于運泥車在場上行走。

5.3.2地下室大面積降土時，根據(jù)加設第一層支撐后，未加設第二層支撐之前，保證鋼板樁安全的驗算挖土深度來開挖土方，并且通過研究核算決定，除坑底設計標高為-7.35m的部分和靠A軸至鋼板樁的范圍內(nèi)挖土至-5.9m深,并按I-I剖面圖所示在靠近鋼板樁留設土臺外,其余部位均大面積降土至標高-6.4m。這樣，通過預留土臺，增加被動土壓力的土坑力，保證鋼板樁的安全，充分利用機械挖土，加快施工速度。實踐證明該方法是可行的，但不同的土質(zhì)其留設的土臺的寬度不同。

5.3.3第二層支撐應在挖土后兩天內(nèi)加設完成，不能拖延時間，保證整個支護結(jié)構(gòu)安全。

5.3.4全部樁承臺施工完畢后，用石粉、石渣將基坑回填至于-5.9m處，這樣，使整個基坑底回復于一層支撐的深度，然后拆除第二層支撐，繼續(xù)填土至能施工地下室底板為止。

5.3.5第一層支撐（-2.2m）待±0.00樓面施工完畢，圍堰樁與地下室外壁回填土方至-3.00標高外才拆除。

5.4降排水處理措施?；由喜坎捎眉团潘疁下?lián)合排水，雖然鋼板樁及粉噴樁止水帷幕抗?jié)B性能較好，但為防止基坑開挖時的雨水、少量滲水及土層含水量的影響，基坑底四周共設8個集水井，井壁用磚砌筑，但磚縫必須疏水，井內(nèi)徑為1.0m，井底標高比施工面低0.8m，井內(nèi)設潛水泵，集水井用排水溝縱橫聯(lián)接。這樣，由排水溝、集水井和抽水設備組成一個簡易的降排水系統(tǒng)將地下水位降低至6.0m以下。

5.5鋼板樁的回收。完成±0.00樓面，全部支撐拆除后，采用吊車在A～B軸的樓面行車回收鋼板樁。

6.施工監(jiān)測為及時掌握基坑支護工程的變化動態(tài)，對該項工程采取專門監(jiān)測，對所定的監(jiān)測內(nèi)容定時進行觀測，印制標準表格，進行數(shù)據(jù)整理，繪制位移（沉降）-時間坐標圖，以觀察各參數(shù)隨時間的變化趨勢，及時反饋信息，指導土方開挖和后續(xù)工程施工。

觀察項目包括：

(1)觀察南面酒店及北面八層宿舍樓的軸線標高變化，在靠近基坑支護工程的墻轉(zhuǎn)角及中間各設四個三角標志；

(2)觀察東面小區(qū)道路及西面圍墻的標高位移變化，各設兩個標志；

(3)鋼板樁墻及鉆孔樁墻每隔15m設一點，觀察水平位移和垂直度。

監(jiān)測結(jié)果表明：從挖土到地下室工程完工，共進行18次監(jiān)測，在整個監(jiān)測過程中，圍堰的位移、傾斜、支撐變化均正常，周圍建筑物、道路、管線安全。主要監(jiān)測結(jié)果如下：

(1)南面酒店的軸線無變化，最大沉降量為3mm。

(2)東面小區(qū)道路及西面圍墻無明顯變化。

(3)鋼板樁最大傾斜13mm，最大移位為18mm；鉆孔樁的最大位移為4mm，無明顯傾斜面。監(jiān)測結(jié)果也說明此基坑支護結(jié)構(gòu)設計方案是十分成功的，并且說明采用鋼板樁和鉆孔樁，鋼支撐和鋼筋砼支撐所組成的基坑支護結(jié)構(gòu)，剛度及整體性良好。

7.基坑支護結(jié)構(gòu)技術(shù)經(jīng)濟分析

該基坑支護結(jié)構(gòu)的總造價約為252萬元，總設計基坑支護長度為156.95m，平均每延長米的費用為1.6萬?；又ёo結(jié)構(gòu)施工工期為52d。這對于主要土層內(nèi)磨擦角僅為9°且挖土深度超過6m的地下室基坑支護工程來說是比較經(jīng)濟和省時的。

8.設計體會與監(jiān)理結(jié)論

8.1地下室基坑支護結(jié)構(gòu)的設計必須滿足強度和變形兩個方面的要求，特別是變形問題。

8.2針對不同的情況，采用因地制宜的圍護措施，不僅能達到圍護目的，而且安全經(jīng)濟省時。本工程基坑圍護針對不同現(xiàn)場情況，不同開挖深度，綜合采用了鉆孔樁、鋼板樁、卸土、挖土預留土臺、鋼筋混凝土內(nèi)支撐和鋼內(nèi)支撐等方法，即達到設計的目的，而且圍護費也合理。

篇4

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）01-0036-03

為進一步推進工程教育教學改革，借鑒世界先進國家和地區(qū)高等工程教育的成功經(jīng)驗，樹立“面向工業(yè)界、面向未來、面向世界”的工程教育理念；以社會需求為導向，以實際工程為背景，以工程技術(shù)為主線，著力提高學生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力，培養(yǎng)適應我國經(jīng)濟社會發(fā)展需要的工程技術(shù)人才；選擇土木工程專業(yè)進行“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的工程實踐與創(chuàng)新能力改革與實踐研究勢在必行。為推進土木工程專業(yè)“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的實施，建立以創(chuàng)新能力為核心的人才培養(yǎng)模式，改革課程內(nèi)容、知識學習方式、考核方式和評價標準，加強實踐教學及能力培養(yǎng)方式等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。實施“全過程、遞進式”的實踐教學體系，建立穩(wěn)定的大型企業(yè)實習基地，培養(yǎng)學生的動手能力、基本技能、表達能力和工程綜合能力，創(chuàng)建高校和行業(yè)企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的新機制，旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量土木工程技術(shù)人才。

一、土木工程專業(yè)培養(yǎng)目標

根據(jù)土木工程行業(yè)特征和土木工程教育特色以及企業(yè)培養(yǎng)目標，要求學生將所學的理論知識和工程實踐緊密結(jié)合，在工程設計的實踐過程中，能夠運用科學的方法和手段，以及所學的基礎理論和專業(yè)知識，去發(fā)現(xiàn)、分析和解決實際工程問題，能夠參與項目開發(fā)和工程設計，能夠進行項目立項階段、可行性研究階段、設計方案比選、初步設計、技術(shù)設計、施工圖設計階段的設計工作，具有專業(yè)軟件的應用和開發(fā)能力，具有從事科學研究和科學實驗的能力，具有一定的判斷能力和創(chuàng)新能力，具有獨立的分析問題和解決問題的能力，具有一定的市場經(jīng)營和開拓能力，因此有必要要求學生在企業(yè)工作和學習，結(jié)合工作實踐，進行論文選題，完成論文的研究工作。

二、土木工程專業(yè)培養(yǎng)標準及培養(yǎng)體系

在企業(yè)的學習和工作，應使學生具有良好的思想品德、道德修養(yǎng)；具有高度的社會責任感和吃苦耐勞的敬業(yè)精神；能夠運用科學的方法和手段進行獨立分析問題、解決問題的能力；掌握土木工程領域有關(guān)技術(shù)標準、規(guī)范并熟練使用；熟練掌握專業(yè)軟件的應用，并初步具有專業(yè)軟件的開發(fā)能力；具有一定的科研能力和實踐創(chuàng)新能力；具有項目規(guī)劃及工程管理能力；具有一定的行政能力，能有效地與人溝通與交流，能夠與人協(xié)調(diào)以及整合可利用資源的能力；了解國內(nèi)外建筑工程承包市場，具有開拓國內(nèi)外建筑工程承包市場的意識和能力；掌握本領域最新技術(shù)發(fā)展趨勢，具備收集、分析、判斷、歸納和選擇國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)信息的能力；能夠應用外語交流，具有良好的國際觀，了解國際先進的建筑材料、建筑技術(shù)和設計標準，與國際同行業(yè)接軌。在培養(yǎng)學生終身學習、勤奮、進取、不斷創(chuàng)新，企業(yè)、行業(yè)和社會發(fā)展，自己的人生觀和價值觀等方面獲得能力。學生在企業(yè)學習階段，將在學校聘任的、具有高級技術(shù)職稱的企業(yè)設計工程師以及學校指派的業(yè)務水平高、責任心強、具有工程實踐經(jīng)驗的教師（雙導師）的指導下，完成畢業(yè)論文（設計）的工作。畢業(yè)論文（設計）選題直接來源于企業(yè)工程設計實際或者具有明確的工程背景和應用價值，能夠使學生通過工程設計中關(guān)鍵問題的研究，獲得較全面的基本訓練，培養(yǎng)能綜合運用科學技術(shù)理論、方法和手段，獨立解決工程實際問題和擔負專門技術(shù)工作的能力。論文應在雙導師的指導下由學生獨立完成，論文形式主要是工程設計類、結(jié)構(gòu)分析軟件應用類、結(jié)構(gòu)監(jiān)測和試驗類或工程管理類，論文評閱人和答辯委員中均應至少有一名來自企業(yè)部門的專家。

三、土木工程專業(yè)論文和科研訓練的基本要求

根據(jù)土木工程專業(yè)培養(yǎng)目標、標準和培養(yǎng)體系，學生論文選題和科研綜合訓練應直接來源于土木工程實際或具有明確的工程背景，其研究成果要有工程實際應用價值，擬解決的問題應有一定的技術(shù)難度和工作量，也要求具有一定的理論深度和先進性。因此可從大土木工程領域中多方面選取，如：（1）工程結(jié)構(gòu)設計與靜動力力學分析；（2）大型構(gòu)筑物的施工技術(shù)研究與應用；（3）大型構(gòu)筑物現(xiàn)場監(jiān)測與試驗研究；（4）應用基礎性研究、預研專題，如結(jié)構(gòu)抗震與防災減災；（5）一個較為完整的土木工程技術(shù)項目或工程管理項目的規(guī)劃或研究；（6）高層建筑結(jié)構(gòu)或大跨鋼結(jié)構(gòu)設計；（7）橋梁設計和施工監(jiān)測；（8）路基路面設計和施工監(jiān)管；（9）高邊坡與深基坑工程設計；（10）隧道結(jié)構(gòu)分析與工程設計；（11）地鐵區(qū)間和車站結(jié)構(gòu)設計等。對于論文形式可以是工程設計性或研究性論文。論文主要應包括以下部分：中英文摘要、關(guān)鍵詞；獨立完成與誠信聲明；選題的依據(jù)與意義；國內(nèi)外文獻資料綜述；論文主體部分：研究內(nèi)容、設計方案、分析計算、實驗研究等；結(jié)論；參考文獻；必要的附錄（包括企業(yè)應用證明、項目鑒定報告、獲獎成果證書、設計圖紙、程序源代碼、等）和致謝等。對于論文的內(nèi)容可以要求有：（1）文獻綜述應對選題所涉及的工程技術(shù)問題或研究課題的國內(nèi)外狀況有清晰的描述與分析；（2）綜合運用基礎理論、科學方法、專業(yè)知識和技術(shù)手段對所解決的工程實際問題進行分析研究，并能在某方面提出獨立見解；（3）論文工作應有明確的工程應用背景，有一定的技術(shù)難度或理論深度，論文成果具有先進性和實用性；（4）論文工作應在導師指導下獨立完成。論文工作量飽滿，一般應至少有一學年的論文工作時間；（5）論文寫作要求概念清晰、結(jié)構(gòu)合理、層次分明、文理通順，版式規(guī)范。對于不同領域或形式的工程專業(yè)論文應有不同的具體要求，如：（1）工程結(jié)構(gòu)設計類論文，應以解決基礎建設或工程實際問題為重點，設計方案正確，布局及設計結(jié)構(gòu)合理，力學分析數(shù)據(jù)準確，設計符合土木行業(yè)標準，技術(shù)文檔齊全，結(jié)構(gòu)設計方案能夠投入實施或通過了相關(guān)業(yè)務部門的評估；（2）應用基礎性研究類（包括應用基礎研究、應用研究、預先研究、實驗研究等）項目論文，綜合應用基礎理論與專業(yè)知識，分析過程正確，實驗方法科學，實驗結(jié)果可信，論文成果具有先進性和實用性；（3）工程結(jié)構(gòu)力學分析和設計軟件應用類的論文，針對實際工程結(jié)構(gòu)應用背景，要求分析合理，總體結(jié)構(gòu)力學建模正確，應用程序編制或工程軟件應用正確，文檔規(guī)范，并通過結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)測試或可進行現(xiàn)場演示；（4）土木工程和施工技術(shù)管理類的論文，應有明確的工程結(jié)構(gòu)應用背景，建立項目管理過程和經(jīng)濟概算預測及評估，研究成果應具有一定經(jīng)濟或社會效益，統(tǒng)計或收集的數(shù)據(jù)可靠、充分，理論建模和分析方法科學正確；（5）工程結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測和結(jié)構(gòu)試驗類論文，針對實際工程結(jié)構(gòu)施工現(xiàn)場，如橋梁、道路和大型結(jié)構(gòu)物施工過程監(jiān)測，關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的強度和動力學性能試驗等。掌握試驗和監(jiān)測設備的使用技術(shù)，監(jiān)測和試驗數(shù)據(jù)可靠、翔實。論文闡明試驗結(jié)果在具體結(jié)構(gòu)現(xiàn)場的應用和有效建議。

四、土木工程專業(yè)論文和科研訓練的質(zhì)量評價體系探討

如何評價學生的學習效果是關(guān)系到土木工程專業(yè)教育是否能達到培養(yǎng)目標的至關(guān)重要的問題。因此，有必要研究和科學制定有效的評價指標，來對學生的各種能力進行綜合評價，實現(xiàn)多樣化考核方式，包括產(chǎn)業(yè)界專家對學生實踐能力的評價。通過引入企業(yè)質(zhì)量管理理論，探索土木工程專業(yè)“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的實踐教學質(zhì)量管理模式，加強對實踐教學各環(huán)節(jié)的全員、全程和全方位質(zhì)量管理與監(jiān)控。然而對學生論文和科研綜合訓練的質(zhì)量管理則要對不同領域或形式的論文，根據(jù)論文內(nèi)容的重要性給予不同的權(quán)重系數(shù)進行論文的質(zhì)量評價與控制，見表1、表2。

五、結(jié)論

在我國經(jīng)濟發(fā)展轉(zhuǎn)型升級與全面提升國際競爭力的關(guān)鍵時期，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應我國經(jīng)濟社會發(fā)展需要的工程技術(shù)型人才，是增強我國核心競爭力、建設創(chuàng)新型國家、走新型工業(yè)化道路的必要條件。改革現(xiàn)有的工程技術(shù)人才培養(yǎng)模式，實現(xiàn)理論教學與實踐教學有機統(tǒng)一、學校學習與企業(yè)實踐有機結(jié)合，學生的知識、能力、素質(zhì)有機協(xié)調(diào)發(fā)展是必要的。根據(jù)自身實際和專業(yè)特點，改革人才培養(yǎng)模式，根據(jù)社會需求和人才培養(yǎng)規(guī)律，制定相應的培養(yǎng)方案；重新構(gòu)建課程體系，并進行整體優(yōu)化，著重處理好知識傳授與能力培養(yǎng)、理論教學與實踐教學、基礎課程與專業(yè)課程、培養(yǎng)口徑與和職業(yè)要求等關(guān)系，形成有利于培養(yǎng)工程師應具有的知識、素質(zhì)和能力的課程體系和實踐教學體系。改革教學內(nèi)容，刪繁就簡、推陳出新，增加新興科學技術(shù)和工程應用知識；充分利用行業(yè)優(yōu)勢與特色，進行產(chǎn)學研合作，建立互動共贏、各負其責的校企聯(lián)合培養(yǎng)體系，充分發(fā)揮企業(yè)在土木工程專業(yè)學位論文和科研綜合訓練等實踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)過程中的重要作用。

參考文獻：

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篇5

中圖分類號：[F287.2] 文獻標識碼：A 文章編號：

一．引言

結(jié)構(gòu)工程時在進行設計時，有大量的工程需要計算，部分內(nèi)容計算方式較為繁瑣，工作量較大。隨了計算機技術(shù)的成熟和軟件的逐步推廣，建筑的結(jié)構(gòu)分析軟件被應用到建筑結(jié)構(gòu)設計中，解決了結(jié)構(gòu)工程時手工計算的難題，也提高了結(jié)構(gòu)設計的工作效率，提高了設計的準確程度。由于結(jié)構(gòu)計算軟件的節(jié)省了大量的傳統(tǒng)工作，被結(jié)果設計工程師經(jīng)常使用。在過分依賴軟件的背后，帶來的是設計的單一，結(jié)構(gòu)設計變成單純的軟件化，結(jié)構(gòu)設計職位也變成了熟悉軟件操作即可的基本要求，這造成建筑墨守成規(guī)，缺乏結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。

二．工業(yè)建筑中的結(jié)構(gòu)概念設計。

1.工業(yè)建筑的特點。

工業(yè)建筑是進行工業(yè)生產(chǎn)的房屋，由于其特有的建筑使用性質(zhì)，在工業(yè)進行建筑設計中，要根據(jù)其特點進行設計。

（1）工業(yè)建筑要密切結(jié)合生產(chǎn)，要滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求，為生產(chǎn)工人創(chuàng)造良好的勞動衛(wèi)生條件，工業(yè)建筑設計要有利于提高勞動效率和生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量。

（2）工程生產(chǎn)的類別較多，也存在較大的差異。生產(chǎn)類別有輕型也有重型，有熱加工也有冷加工，有的要求開敞，有的要求恒溫，這對建筑在空間布局、體型、室內(nèi)處理、立面和層數(shù)等方面有直接影響。這就要求建筑要根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同特征來設計不同的建筑廠房。

（3）部分工業(yè)建筑和廠房中需要使用起重機械和大量的設備，還有的需要較為高大的敞通空間，在內(nèi)部通風、采光、屋面排水、建筑構(gòu)造處理等方面都要比民用建筑復雜。

2.工業(yè)建筑中的結(jié)構(gòu)概念設計。

在建筑設計中，通過不斷的設計研究和實踐，結(jié)構(gòu)設計工程師積累了大量的經(jīng)驗，并在行業(yè)形成了一系列的設計規(guī)范、標準圖集和設計手冊等。近些年來，計算機技術(shù)得到廣泛應用和普及，計算及結(jié)構(gòu)程序被大量應用到建筑結(jié)構(gòu)工程中，設計單位開始拋棄圖版，開始在計算機上揮動鼠標操作。在此表象下，部分結(jié)構(gòu)工程師通常都會形成一種錯覺：建筑結(jié)構(gòu)設計很簡單，僅僅需要遵循設計規(guī)范、標準圖集和設計手冊，在根據(jù)建造師給出的非結(jié)構(gòu)空間方案，利用計算機完成。在設計中，結(jié)構(gòu)設計師變成了拼圖的玩家，被動的操作著建筑的結(jié)構(gòu)設計。這導致建筑結(jié)構(gòu)無法有效運用結(jié)構(gòu)工程的知識，同時也容易造成和建造師發(fā)生交流分歧。

在我國現(xiàn)行的《建筑結(jié)構(gòu)設計統(tǒng)一標準》 （GBJ68-84）采用了概率理論作為基礎來規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)的設計準則，要求建筑在結(jié)構(gòu)設計中要經(jīng)濟合理、技術(shù)先進、安全適用。概率極限狀態(tài)雖然較為科學合理，但在運算過程中，還存在一定程度的近似，僅僅能算作近似概率法。建筑結(jié)構(gòu)設計中，無法憑借極限狀態(tài)來估計建筑結(jié)構(gòu)的真正承載能力。建筑是一個空間結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)總的各種構(gòu)件通過復雜的方式來共同工作，且不脫離總的結(jié)構(gòu)體系。在目前的建筑結(jié)構(gòu)設計中，在空間結(jié)構(gòu)體系的整體研究上存在一定的局限性，導致待設計中采用了簡化和假定。建筑結(jié)構(gòu)設計工程師要杜絕盲目的抄寫規(guī)范，而是要將規(guī)范當作實際參考和指南，在實際的項目設計中要進行合理的搭配和選擇，這就要求結(jié)構(gòu)工程師對建筑整體結(jié)構(gòu)體系和建筑結(jié)構(gòu)分體系二者之間存在的力學關(guān)系具有較為透徹的認知，在結(jié)構(gòu)設計時，要將概念設計應用到實際設計工作中。

概念設計是通過運用清晰的結(jié)構(gòu)概念，不需經(jīng)過數(shù)值計算，依靠結(jié)構(gòu)整體體系和分體系之間的力學關(guān)系、震害、破壞機理、工程經(jīng)驗和實現(xiàn)現(xiàn)象所獲得的設計原則和設計思想，對工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)和相關(guān)計算結(jié)構(gòu)進行正確分析，綜合考慮結(jié)構(gòu)的實際受力狀況，計算假設間的差異大小，對建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)造進行設計。工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)概念設計是展現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)工程師的設計思想的關(guān)鍵，而結(jié)構(gòu)工程師主要任務是要在一定的建筑功能和生產(chǎn)工藝要求下完成建筑的結(jié)構(gòu)設計，要妥善處理建筑和結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)和構(gòu)件、結(jié)構(gòu)和工藝、結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，其最終目標是要設計出合理的產(chǎn)品。計算機軟件也存在一定的局限性，無法適應處理所有的建筑結(jié)構(gòu)問題，在實際設計中，也無法大量的運用計算機軟件來準確的進行結(jié)構(gòu)構(gòu)件分析，這就要求工業(yè)建筑設計中要強調(diào)概念設計的重要性，通過結(jié)構(gòu)概念設計和結(jié)構(gòu)措施來設計最終的合理的建筑結(jié)構(gòu)。

建筑結(jié)構(gòu)設計中，計算機程序的計算結(jié)果是根據(jù)設計中的不同工況而提供的不同數(shù)據(jù)，但到底是何種工況才是最適合的工況，哪種工況結(jié)果是最需要的結(jié)果，這類問題需要結(jié)合不同的工況計算來綜合分析，在此情況下，建筑結(jié)構(gòu)工程師要加強結(jié)構(gòu)概念設計的應用，才能準確判斷出計算機計算結(jié)果的準確性和合理性，而最終篩選出需要的結(jié)果。

在工業(yè)建筑的初步設計階段、方案設計階段中，無法完全借助計算機的結(jié)構(gòu)計算分析軟件來處理，這需要結(jié)構(gòu)工程師對建筑結(jié)構(gòu)布置和結(jié)構(gòu)體系根據(jù)工藝的布置方案來做出相應的規(guī)劃，必要時候要進行建模計算，提高最終設計方案的合理性和可行性。在確定方案時，要和大工藝的設備選型相輔相成，要滿足大型設備的獨特需求。大型設備的生產(chǎn)制作周期較長，一般在得到相關(guān)責任人審查后，施工建設單位才會開始聯(lián)系相關(guān)的設備制造商，開始提供供貨，在此階段中，相應的結(jié)構(gòu)設計方案要成為下階段施工設計的依據(jù)，一旦此時忽略了大型設備的影響，或是對其他項目考慮不周，會導致下階段非常麻煩，更有甚者導致項目無法進行。結(jié)構(gòu)設計工程時在初步設計階段和方案設計階段中，要綜合運行結(jié)構(gòu)概念，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)工藝的特點，選擇建筑結(jié)構(gòu)性能較好，較為經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)方案，運用結(jié)構(gòu)概念，在深刻了解結(jié)構(gòu)性能的基礎上，靈活運用到結(jié)構(gòu)設計中。結(jié)合結(jié)構(gòu)分析軟件，建立合理的簡化模型，利用計算機結(jié)構(gòu)分析軟件的優(yōu)勢，提供經(jīng)濟合理的建筑結(jié)構(gòu)設計方案，為施工圖設計做好充分準備。

另外，隨著社會的發(fā)展，未來出現(xiàn)大型和超大型的工業(yè)建筑會越來越多，其建筑的體型也會越來越復雜，鋼結(jié)構(gòu)會大量的應用到工業(yè)建筑中，這就要建筑結(jié)構(gòu)提高設計標準和要求，在滿足工程進步和生產(chǎn)工藝要求的同時，要將鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)進行組合使用，在提高施工進度的同時，要便于后期的安裝。要提高建筑結(jié)構(gòu)概念設計，改善計算機分析軟件的滯后性，逐步完善結(jié)構(gòu)分析的功能。在利用計算機軟件的基礎上，融入結(jié)構(gòu)概念，通過恰當?shù)脑O計、假定、簡化，使計算機分析更接近真值，保證計算分析結(jié)果的有效、合理、可行。

五．結(jié)束語。

工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設計中，在總結(jié)設計經(jīng)驗的基礎上，融入結(jié)構(gòu)概念設計，這要求結(jié)構(gòu)設計工程師要富于創(chuàng)新，并要有豐富的實踐經(jīng)驗，通過建造師的協(xié)同，來提高工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量。

參考文獻

篇6

0前言

機械結(jié)構(gòu)虛擬優(yōu)化設計是以計算機建模和仿真技術(shù)為基礎，集計算機圖形學、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、機械動力學、有限元分析、優(yōu)化設計等技術(shù)為一體，由多學科知識組成的綜合系統(tǒng)技術(shù)，是機械結(jié)構(gòu)動力學設計技術(shù)在計算機環(huán)境中數(shù)字化、圖像化的映射。本文分析了機械產(chǎn)品虛擬動態(tài)優(yōu)化設計的一般過程，以數(shù)控車床關(guān)鍵部件一尾架為例，建立了三維可視化的有限元CAE模型，通過對模型進行結(jié)構(gòu)分析，實現(xiàn)該部件結(jié)構(gòu)的動態(tài)優(yōu)化。

1機械結(jié)構(gòu)虛擬動態(tài)優(yōu)化設計過程

機械產(chǎn)品虛擬動態(tài)設計的一般過程是:先建立滿足工作性能要求的產(chǎn)品初始CAD模型(初步設計圖樣)，然后對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行動力學建模和動態(tài)特性分析，再根據(jù)工程實際情況，給出結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的要求或預定的動態(tài)設計目標，按結(jié)構(gòu)動力學“逆問題”方法直接求解設計參數(shù)，或按結(jié)構(gòu)“正問題”分析法，進行結(jié)構(gòu)改進設計，直到滿足預期性能設計要求，從而獲得一個具有良好靜、動態(tài)特性的產(chǎn)品設計方案，如圖1所示。結(jié)構(gòu)動態(tài)設計的主要內(nèi)容包括:

(1)建立一個切合實際的結(jié)構(gòu)動力學模型;

(2)選擇有效的動態(tài)優(yōu)化設計方法。

2機械結(jié)構(gòu)建模分析及優(yōu)化實例

以數(shù)控車床關(guān)鍵部件尾架為例進行研究。數(shù)控車床動態(tài)設計是在“正問題”處理方法的基礎上進行的，數(shù)控車床共有零、部件800多個，其中對整機結(jié)構(gòu)性能影響大的零、部件主要有以下幾個:床身、主軸箱、尾架等。為使整機具有良好的動態(tài)性能，必須對關(guān)鍵部件進行優(yōu)化。為此，應先建立數(shù)控車床主要部件的幾何模型和滿足其動力學特征的有限元模型，進行動態(tài)分析，根據(jù)動態(tài)分析的結(jié)果對原部件結(jié)構(gòu)設計的薄弱環(huán)節(jié)進行動力學修改和結(jié)構(gòu)分析優(yōu)化，最終得到一個具有良好靜、動態(tài)特性的產(chǎn)品設計方案。

數(shù)控車床的尾架安置在床身的尾架導軌上，并可沿此導軌調(diào)整其縱向位置。尾架套筒的錐孔裝有后頂尖，用以支撐工件。由于尾架頂尖與主軸箱卡盤的同軸度直接影響著車床加工零件的精度，因此，尾架的結(jié)構(gòu)是否合理對保證車床加工高精度很重要。

如圖2為尾架系統(tǒng)的有限元模型，考慮到實際情況，將尾架導軌與兩導軌座作為一體處理，尾架體與導軌之間以互為接觸單元為主，每個導軌座均布4個全約束點，系統(tǒng)共有單元7 049個。得到尾架系統(tǒng)前三階振型如圖3(a)，3(b)，3(c)所示。表1列出了尾架系統(tǒng)計算頻率及振型特性。

由分析可知，該尾架系統(tǒng)剛度很弱，相當于簡支梁，是整機結(jié)構(gòu)中非常薄弱的部分。綜合新車床的布局，考慮鑄造工藝性，尾架的導軌直接與床身一體，優(yōu)化后的尾架由上下2部分組成，如圖4所示，其有限元模型如圖5所示。

建立改進尾架的有限元模型，系統(tǒng)共有2 210個體單元，對尾架上下2部分禍合12個節(jié)點，前三階固有振型如表2所示。

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中圖分類號：TU393文獻標志碼：A文章編號：1006-6012（2015）12-0075-01

近年來，大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)應用較為廣泛，按照剛性差異以及組合方式的不同，可以劃分為2種結(jié)構(gòu)形式，一種是剛性結(jié)構(gòu)，另一種是柔性結(jié)構(gòu)。剛性大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)一般由空間桁架、網(wǎng)架等鋼桿件構(gòu)成。對于剛性大跨度房屋結(jié)構(gòu)來講，其主要設計依據(jù)是所受荷載。

1工程概況

某兩連跨廠房，長300m，跨度70m，采用鋼結(jié)構(gòu)方案，基礎采用混凝土獨立基礎。本工程屋頂形式采用張弦桁架構(gòu)件，同時連接格構(gòu)柱剛性，格構(gòu)柱的柱腳主要采用鉸接的連接方式。

2結(jié)構(gòu)方案的選定

根據(jù)建筑外形尺寸對項目結(jié)構(gòu)方案進行對比與分析，以優(yōu)選出最佳的結(jié)構(gòu)方案，經(jīng)過分析，本工程屋頂鋼結(jié)構(gòu)方案選定了張弦桁架方案，并與格構(gòu)柱剛性連接。這種方案具有以下幾方面的優(yōu)點：一是張弦結(jié)構(gòu)具有操作方便、重量輕、承載力好，有利于解決了結(jié)構(gòu)剛度問題；二是屋頂構(gòu)件與格構(gòu)柱剛性連接，實現(xiàn)了地震作用下側(cè)向位移及風荷載的有效控制；三是柱腳采用鉸接連接，在地震作用下，上部結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生彎矩，這樣能夠合理利用原有基礎。屋頂結(jié)構(gòu)采用弦桿截面為219mm×10mm的張弦桁架，并與腹桿連接，其拉索采用￠15.2鋼絞線，其抗拉強度為1860MPa一共6束。同時，采用6孔夾片式錨具，將3道截面為180mm×8mm鋼管的立桿設置于張弦桁架與拉索之間。為了滿足錨固的作業(yè)需要，將315mm×40mm錨杯設置在下弦桿上，同時，確保弦桿與錨杯焊接。

3大跨度結(jié)構(gòu)設計中注意問題

在進行大跨度鋼結(jié)構(gòu)設計時，需要做好單榀主桁架的驗算工作，并對單榀主桁結(jié)構(gòu)中墻面、屋頂?shù)奈恢眠M行分析與確定。同時，本工程所受的結(jié)構(gòu)荷載包括以下幾種：屋面荷載、雪荷載以及地震作用等。項目所處區(qū)域為50年一遇，屋面地震烈度為6度。本工程采用張弦桁架結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布受到拉索預張力大小的影響。因此，在拉索預張力確定時，我們需要考慮到以下幾個方面的因素：

（1）單跨屋面在荷載作用時，其張弦桁架對格構(gòu)柱不會產(chǎn)生水平推力，這樣有利于自平衡體系的形成。

（2）單跨屋面在荷載作用后，在正常使用下，其相對撓度值與反拱值相互抵消，滿足了使用極限狀態(tài)要求。

（3）在風荷載作用時，按照結(jié)構(gòu)設計中相關(guān)規(guī)定，拉索要小于應力比。

（4）屋頂桁架在風荷載作用下，要確保其拉索具有足夠的拉力，以免造成拉索失去作用。在進行大跨度鋼結(jié)構(gòu)分析時，要按照桿單元對桁架腹桿進行分析，同時要按照梁單元對弦桿進行分析。在結(jié)構(gòu)計算的過程中，本工程采用SAP2000V1462軟件進行結(jié)構(gòu)計算，并控制好拉索拉應力和最大應力比，一般來說，拉索拉應力為900MPa，最大應力比為0.48，以提升拉索材料的強度。經(jīng)過結(jié)構(gòu)分析，張弦桁架的拉索初始內(nèi)力為198kN，初始反拱值為86mm。由此可見，在溫度荷載作用下進行結(jié)構(gòu)分析，應選擇正溫，不能選擇負溫。但在負溫作用下，由于拉索拉力較大，所以拉索不會失去作用。屋頂張弦桁架具有一定的平衡性，所以其拉索可以提高屋頂桁架的剛度，在施加預張力的過程中，我們要充分考慮到屋頂桁架的剛度，當剛度滿足要求后，屋頂桁架要與格構(gòu)鋼柱進行焊接。對于兩跨張弦桁架來說，要確保內(nèi)力構(gòu)造與尺寸的一致性。此外，我們還應對單跨屋頂張弦桁架結(jié)構(gòu)的施工工況進行分析，旨在為了施工吊裝作業(yè)提供依據(jù)。在進行單榀結(jié)構(gòu)模態(tài)分析時，應選用前5階周期的結(jié)構(gòu)模態(tài)進行分析，經(jīng)分析得知，結(jié)構(gòu)側(cè)向的剛度不足。同時，張弦桁架結(jié)構(gòu)是一種平面受力結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)平面的需要一定支撐體系，以確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，為此，應將次桁架設置于桁架與立桿的相交位置，同時將交叉支撐設置于次桁架之間，這樣就可以形成一個穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)空間體系。經(jīng)過以下因素分析與比較，最終選擇了桁架桿件截面。

4施工過程控制

在張弦桁架結(jié)構(gòu)安裝時，應按照建筑鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范要求進行施工，同時，在結(jié)構(gòu)分析時，要對不同的施工工況進行模擬與分析。在本工程張弦桁架施工安裝的過程中，要結(jié)合現(xiàn)場結(jié)構(gòu)特點，按照以下步驟進行施工。焊接屋頂拱形桁架；安裝鋼拉索，張拉反拱，以達到初始預張力值；焊接屋頂桁架與邊柱柱，從而形成兩連拱結(jié)構(gòu)；將交叉支撐安裝于兩連拱結(jié)構(gòu)之間，這樣有利于形成一個穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)空間體系。安裝桁架。綜上分析得知，拉索張拉工作極其重要。在施工過程中，要確定好拉索節(jié)點的位置，盡可能地降低理論長度的偏差。在拉索張拉的過程中，要控制好屋頂反拱值，一般控制在87mm左右。拉索內(nèi)力值為110kN，拉索軸向變形值為50mm。在施工監(jiān)測時，我們要對拉索內(nèi)力進行監(jiān)控，確保監(jiān)測結(jié)果滿足設計要求。在拉索張拉時，要先固定好立桿臨時支撐，待張拉完畢后，要采用U形夾將立桿下部與拉索夾緊，防止拉索出現(xiàn)串動。

5結(jié)束語

綜上所述，通過對某廠房大跨度鋼結(jié)構(gòu)設計分析，得到了以下幾個方面的結(jié)論：

（1）本工程與其他大跨結(jié)構(gòu)的不同之外在于大跨度設計是由結(jié)構(gòu)剛度控制，需要考慮到結(jié)構(gòu)整體側(cè)向的剛度，同時要對原有基礎進行利用。

（2）在施加預張力時，要控制好預張力的大小，確保張弦桁架結(jié)構(gòu)的承載力及剛度。

（3）張弦桁架結(jié)構(gòu)是一種平面受力結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)平面的需要一定支撐體系，因此，在張拉過程中要確保張弦桁架的穩(wěn)定性。

（4）對于大跨度預應力結(jié)構(gòu)，應采用專用連接構(gòu)造，確保計算模型與實際結(jié)構(gòu)的一致性，確保結(jié)構(gòu)傳力的明確性。鋼結(jié)構(gòu)作為房屋建筑結(jié)構(gòu)形式之一，具有重量輕、安裝方便、強度高、施工周期短等優(yōu)點。在房屋鋼結(jié)構(gòu)設計的過程中，要結(jié)合工程實際情況，優(yōu)選最佳的結(jié)構(gòu)形式，在選擇鋼結(jié)構(gòu)材料時，要充分考慮到房屋建筑結(jié)構(gòu)的尺寸和受力形式。一般來說，由于建筑鋼結(jié)構(gòu)都是采用現(xiàn)場拼裝的安裝方式，因此在設計時要考慮到鋼結(jié)構(gòu)在運輸和起吊中的剛度，以確保結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。

參考文獻：

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研究生課程是研究生培養(yǎng)的起點和重要組成部分[1]。土木工程學科的研究生開設的課程除了英語、數(shù)學、政治等基礎課之外，還包括有限元分析、結(jié)構(gòu)動力學、彈塑性力學在內(nèi)的專業(yè)基礎課，以及與專業(yè)相關(guān)的大量專業(yè)選修課，總學時在250~320之間。研究生課程教學的目的，一方面是提高研究生的基礎理論水平，培養(yǎng)研究生的基礎科研能力，另一方面是加強本專業(yè)的專業(yè)知識，為后續(xù)的論文研究和職業(yè)實踐做準備[2-3]。但是，隨著土木工程學科的迅猛發(fā)展，目前開設的課程體系和課程內(nèi)容都出現(xiàn)了與當前的研究進展脫節(jié)，所學知識不能滿足論文研究和職業(yè)發(fā)展需要的趨勢[4]，亟待改革和優(yōu)化。為解決這一問題，廣州大學對當前土木工程專業(yè)的研究生課程設置進行了廣泛而深入的調(diào)研，并提出了優(yōu)化改革的初步方案。

一、土木工程學科研究生課程體系調(diào)研報告

為了解我國各高校土木工程學科研究生課程設置情況，本文采取多種方式進行了調(diào)研，主要包括：參加2015年5月在先建筑科技大學舉辦的第八屆全國建筑與土木工程領域工程碩士培養(yǎng)工作研討會，聽取東南大學、同濟大學、清華大學、西安建筑科技大學等兄弟院校的專題報道，了解其課程設置情況；通過主辦廣東省結(jié)構(gòu)力學系列課程教學經(jīng)驗交流會的機會，與省內(nèi)十五所院校土木工程學科的教師座談；在廣州大學土木工程學院研究生答辯期間，邀請大量兄弟院校和企業(yè)專家參加答辯，征求其對于研究生課程體系優(yōu)化的意見；充分利用各高校網(wǎng)站上有關(guān)土木工程學科點的研究生教育、教學資料信息，并對其進行調(diào)研、收集和整理。調(diào)研結(jié)論和收獲如下：

1.學術(shù)型研究生和專業(yè)型研究生應當突出特點，分類培養(yǎng)。根據(jù)教育部2009年《教育部關(guān)于做好全日制碩士專業(yè)學位研究生培養(yǎng)工作的若干意見》，設立專業(yè)型研究生的目的是“積極主動適應經(jīng)濟社會發(fā)展對高層次應用型專門人才的需要”，與學術(shù)型研究生培養(yǎng)高層次科研人才有所不同[5]。因此，學術(shù)型研究生和專業(yè)型研究生的培養(yǎng)應該突出重點，堅持分類培養(yǎng)。就土木工程學科而言，學術(shù)型研究生應當注重數(shù)學、力學等系列專業(yè)基礎課程的教學，拓寬知識面，加強其基礎科研能力培養(yǎng)；專業(yè)型研究生應當強調(diào)職業(yè)能力培養(yǎng)，注重課程體系設置對工程實踐能力的提升，可以邀請擁有大量實際工程經(jīng)驗的企業(yè)專家開設實踐課程或相關(guān)講座。

2.研究生課程設置應當與當前科學研究和工程實踐的新方法、新技術(shù)充分結(jié)合，增強課程設置的針對性和實用性。理論性較強的課程，如有限元方法、結(jié)構(gòu)動力學等，應當強調(diào)編程和數(shù)值模擬能力的培養(yǎng)，充分結(jié)合通用的工程應用軟件（如Matlab，Abaqus等）進行教授；實踐性較強的課程，應強調(diào)其在工程實踐中的應用，結(jié)合工程實例進行分析和討論，鼓勵學生在實習和實踐中學習；個別內(nèi)容可以根據(jù)需要，在施工現(xiàn)場實習教學。

3.研究生課程應當因應學科的發(fā)展和研究生的培養(yǎng)情況分類設置，動態(tài)調(diào)整。近年來，我國土木工程行業(yè)迅猛發(fā)展，相關(guān)理論和技術(shù)日新月異。土木工程學科點研究生課程的設置應當與學科的發(fā)展相適應，動態(tài)調(diào)整專業(yè)課程的設置，既保證基礎課和專業(yè)基礎課程的教學，又使研究生的課程能夠最大程度地滿足論文研究和工程實踐能力培養(yǎng)的需要[6]。

二、研究生課程體系優(yōu)化方案

根據(jù)以上調(diào)研結(jié)果和結(jié)論，廣州大學土木工程學科點對學術(shù)型和專業(yè)型研究生的課程體系進行了調(diào)整和優(yōu)化。優(yōu)化調(diào)整的基本思想包括：以提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量為最終目標，課程體系優(yōu)化為培養(yǎng)研究生基礎科研能力和工程實踐能力服務；與科技發(fā)展和工程實踐的需要充分結(jié)合，對研究生課程體系分類建設，動態(tài)調(diào)整。為保證和促進研究生課程體系的調(diào)整和優(yōu)化，廣州大學確定了加強研究生課程體系建設的多項措施，主要包括加強研究生授課管理，獎懲結(jié)合，鼓勵相關(guān)教師開展研究生課程教學研究等，其目的就是積極促進理論課程教學與工程實踐能力培養(yǎng)的充分結(jié)合，對研究生課程體系進行有針對性的調(diào)整，提高研究生的培養(yǎng)質(zhì)量。其具體措施包括：

1.土木工程學科點研究生課程系統(tǒng)設計和整體優(yōu)化。對于學位課程和專業(yè)基礎課程，要保證授課學時，優(yōu)化教學內(nèi)容，培養(yǎng)土木工程學科研究生扎實的理論基礎，為后續(xù)的學位論文研究做好準備。對專業(yè)課和專業(yè)選修課，要針對不同學科的要求進行系統(tǒng)設計，開展分學科的專業(yè)課群建設[7]。目前廣州大學土木工程學科點在建的碩士研究生專業(yè)課群包括結(jié)構(gòu)工程課群、防災減災工程課群、工程管理課群、工程力學課群等。

2.學術(shù)型研究生課程體系應強化基礎理論課程與學科研究前沿的聯(lián)系。學術(shù)型研究生的基礎理論課程要面向當前學科的研究前沿，與實踐應用相接軌。土木工程學科的基礎理論已經(jīng)發(fā)展到了用大型計算軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工計算的階段，這些軟件都已經(jīng)成為土木工程行業(yè)進行結(jié)構(gòu)分析和設計必備的工具。因此，基礎理論課程的教學就兼顧理論知識的教授和相關(guān)計算模型和分析軟件的學習，既要讓研究生對基礎理論有深入的理解和認識，又要引導其熟悉和使用先進的計算軟件求解結(jié)構(gòu)分析和設計中的實際問題。

3.專業(yè)型研究生課程體系應因職業(yè)能力培養(yǎng)的要求增加實踐類課程的比例。專業(yè)型研究生的培養(yǎng)目標是高層次的一線技術(shù)人員，土木工程界的設計、施工單位都希望學校輸出的研究生畢業(yè)后能夠經(jīng)過盡量短的適應期就正式開展工作[8]。因此，專業(yè)型研究生的課程體系應當根據(jù)論文研究和職業(yè)規(guī)劃的要求，適度增加實踐類課程的數(shù)量和比例，充分利用實習和實踐的機會，提高其職業(yè)能力和專業(yè)素養(yǎng)。除了積極派遣研究生去工程設計和施工單位實習之外，廣州大學土木工程學院還積極邀請企事業(yè)單位專家來學校開設講座，甚至直接參與研究生課程的教學。特別是一些實用性強的課程，如鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)等，采取由校內(nèi)主課教師確定教學內(nèi)容和基本框架，由校外專家授課的方式進行教學，收到了學生的歡迎，取得了較為明顯的教學效果。

三、研究生課程體系管理

為保證上述研究生課程體系優(yōu)化方案的執(zhí)行，廣州大學土木工程學院采取了一系列的支持措施，具體包括：

1.完善了研究生課程教學評價和監(jiān)督體系。邀請校內(nèi)外專家組成研究生課程教學督導組，對研究生理論課程和實踐課程進行定量不定期現(xiàn)場聽課、監(jiān)督，給出對課程建設、教學內(nèi)容和教學方法的評價和建議。特別是校外企事業(yè)單位的專家給出的建議，對于研究生課程與工程實踐能力的銜接具有重要意義。在此基礎上，完善了研究生課程學生評價體系，根據(jù)研究生及其導師對課程的反饋對研究生課程體系和課程內(nèi)容有效管理，動態(tài)調(diào)整。

2.支持和鼓勵相關(guān)教師進行教學創(chuàng)新，提高教學能力，改善教學效果。建立了常態(tài)化的研究生教學研究支持體系，鼓勵相關(guān)教師開展教學研究，設立了一系列研究生教學科研項目；鼓勵與工程實踐關(guān)系緊密的課程擴大與相關(guān)企事業(yè)單位的對接，提高實踐教學學時的比例；鼓勵和支持教授同一課程的教師不定期舉行教學研討會，對教學內(nèi)容和教學方法進行深入探討。

四、結(jié)語

在土木工程行業(yè)迅速發(fā)展，研究生數(shù)量逐年增加，專業(yè)型研究生比例逐漸增大的背景下，研究生的培養(yǎng)與當前科技研究的前沿相結(jié)合，強調(diào)工程實踐能力的培養(yǎng)，是一個必然的趨勢。針對這一變化，土木工程學科點碩士研究生的課程也必須做出積極響應和調(diào)整優(yōu)化。本文在深入調(diào)研國內(nèi)各高校土木工程學科碩士研究生課程設置的基礎上，提出了碩士研究生課程體系優(yōu)化的方案，并給出了教學管理方面的支持和激勵方案。

參考文獻：

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篇9

中圖分類號：TV331文獻標識碼： A

1引言

預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋具有變形小、結(jié)構(gòu)剛度好、行車平順舒適、伸縮縫少、養(yǎng)護簡單以及抗震能力強等優(yōu)點。其與連續(xù)梁的主要區(qū)別在于柔性橋墩的作用，使結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下基本上屬于一種墩臺無推力的結(jié)構(gòu)，而上部結(jié)構(gòu)具有連續(xù)梁橋一般特點。

預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋在施工過程中，由于橋梁結(jié)構(gòu)的空間位置及形狀隨施工的進展將不斷發(fā)生變化，要經(jīng)過多次的體系轉(zhuǎn)換過程，若同時考慮到施工過程中的結(jié)構(gòu)自重、施工荷載以及混凝土材料的收縮、徐變、施工荷載等因素的影響，將可能導致橋梁合攏困難、成橋線形與設計要求不相符、設計狀態(tài)難以保證等問題。因此，必須對大跨度橋梁的施工預拱度、主梁梁體內(nèi)的應力等進行嚴格的施工控制。施工控制是連續(xù)剛構(gòu)橋修建和發(fā)展必不可少的保證措施，主要包括幾何（變形控制）、應力控制、穩(wěn)定控制和安全控制，其中安全控制是橋梁施工控制的重要內(nèi)容，變形控制、應力控制、穩(wěn)定控制的綜合體現(xiàn)。由于結(jié)構(gòu)形式不同，直接影響施工安全的因素也不一樣，在施工控制中需根據(jù)實際情況，確定其安全控制重點。

本文以溫福鐵路客運專線田螺大橋作為工程背景，對該橋懸臂澆筑施工過程進行了應力控制研究，對施工控制理論在工程實踐中的具體運用進行了詳細的分析，采用大型計算軟件MIDAS/CIVIL對全橋進行了仿真模擬分析，并對實測值和計算值進行比較分析。

2. 工程背景及測試方法

溫福鐵路客運專線田螺大橋位于云淡門海純潮區(qū)，通航凈空為120 m×24 m，主跨為(88+160+88)m預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)。全橋立面布置見圖1。

圖1 田螺大橋總體布置立面圖（單位：cm）

梁體采用C60混凝土，墩柱采用C45混凝土，承臺和樁基采用C30混凝土。預應力鋼絞線均采用《預應力混凝土鋼絞線》（GB/T5224-1995），標準強度1860MPa，直徑15.2mm,彈性模量Ey=1.95x105MPa的低松弛鋼絞線。

3 有限元計算模型的建立

田螺大橋為三跨高墩的大跨徑連續(xù)剛構(gòu)梁橋梁，分析計算采用有限元綜合分析程序MIDAS/CIVIL， 且橋的單元類型采用MIDAS/CIVIL中的“變截面梁單元”，由2個節(jié)點構(gòu)成的，是屬于“等截面或變截面平面梁單元”，具有壓、剪、彎的變形剛度。為了更真實的模擬實際工程現(xiàn)場，在MIDAS/Civil中材料的選取時混凝土選用自定義材料，從現(xiàn)場及實驗室的資料定義材料參數(shù)。全橋計算模型共劃分155個單元，164個節(jié)點，其中上部結(jié)構(gòu)123個單元，橋墩32個單元，全橋采用“自適應控制法”進行施工監(jiān)控。全橋計算模型如下圖2所示。田螺大橋

圖2田螺大橋有限元模型

4 成橋階段內(nèi)力及應力計算結(jié)果

施工控制仿真分析，就是通過合理的模型，采取有效的結(jié)構(gòu)分析方法，對橋梁的成橋線形、受力狀態(tài)和施工中的線形、受力狀態(tài)進行一定精確度的模擬分析的過程?，F(xiàn)以田螺大橋的成橋狀態(tài)為例，在恒載+活載組合下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及應力見圖3和圖4.

（1）主梁彎矩圖（kN.m）

圖3全橋彎矩圖

（2）主梁剪力圖（kN）

圖4全橋剪力圖

（3）主梁應力圖（MPa）：

圖5全橋上緣應力圖

圖6全橋下緣應力圖

通過圖3-圖9可以看出，成橋狀態(tài)下的彎矩、剪力和應力完全符合設計要求以及滿足鐵路橋涵施工規(guī)范中對C60混凝土的抗壓極限強度為20MPa，抗拉極限強度為1.17MPa的安全要求。

5 應力監(jiān)控

在施工過程中，對每一節(jié)段的施工循環(huán)，在立模、混凝土澆筑之前、混凝土澆筑之后、張拉預應力之前、張拉預應力之后均應進行應力應變測試并與變形測試同時進行。

圖7 計算應力與實測應力的比較

圖8 計算應力與實測應力的比較

圖11 計算應力與實測應力的比較

圖4-34計算應力與實測應力的比較

通過以上的比較可以明顯的看出，計算應力與實測應力的曲線形狀大致相同，這說明本橋的有限元計算模型符合實際，施工也是基本符合規(guī)范要求的。對于梁段的上緣應力，實測值明顯大于理論計算值，這是由于施工過程中預應力的超張拉及施工過程橋面上的施工荷載等引起的。對于梁段的下緣應力，則基本上表現(xiàn)為在20#塊施工前實測應力小于計算值；而在20#塊施工之后以及后續(xù)的合攏段施工中則表現(xiàn)為實測值大于計算值。這是由于前期受橋梁自重以及施工荷載影響導致箱梁下緣受壓，抵消了一部分張拉的預應力，使得實測值偏??；而自20#塊的施工開始橋梁即將合攏并完成體系轉(zhuǎn)換，使下緣壓力減小，實測值重新高于計算值。

由上述實測值與理論值的比較可以看出主梁應力實測值與理論計算值的誤差較小，箱梁混凝土采用C60，在允許應力法施工中其抗壓極限強度為20MPa，抗拉極限強度為1.17MPa，計算值及施工過程實測值均在規(guī)范限值之內(nèi)，整個過程混凝土的應力是安全的。這說明混凝土澆注、預應力張拉以及合攏等施工過程是規(guī)范的，同時也說明了本文所采用的計算模型是正確的、計算結(jié)果是可靠的、測點的埋設是成功的，進而可以判斷連續(xù)剛構(gòu)橋在懸臂施工過程中是安全可行的。

6.結(jié)論

本論文從工程實際出發(fā)，以田螺大橋為工程依托，對大跨度預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工監(jiān)控、穩(wěn)定性分析。監(jiān)控過程表明，“自適應控制”理論能很好的適用于連續(xù)剛構(gòu)橋的施工監(jiān)控，只要系統(tǒng)逐漸過渡到自適應狀態(tài)，橋梁狀態(tài)即在控制之中。因此，對系統(tǒng)參數(shù)以及計算模型的修正是施工控制的核心內(nèi)容。

結(jié)構(gòu)自重誤差在大跨度橋梁中普遍存在，并且對結(jié)構(gòu)的變形和應力影響都很大，施工中應嚴格控制自重誤差。本工程在施工過程中應力與位移均在控制范圍內(nèi)，并且實現(xiàn)了誤差極其微小的主跨精準合攏，合龍后線形與預計線形有很好的吻合，可見田螺大橋的控制系統(tǒng)是有效的。

參考文獻

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[4] 雷俊卿, 王楠. 預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工監(jiān)測與仿真分析. 鐵道學報，2006, 4 (2):74-78

篇10

金屬結(jié)構(gòu)故障診斷成為工程機械領域的一個重要的研究課題，對大型化、老齡化的門座起重機而言，其金屬結(jié)構(gòu)的故障時有發(fā)生，嚴重地影響生產(chǎn)的安全。本論文以SDMQ1260/60E型門座起重機為研究對象，采用大型有限元結(jié)構(gòu)分析軟件ANSYS對其模態(tài)進行分析，得出相應的結(jié)果。為今后的維修提供可靠的數(shù)據(jù)。

1. 門座起重機建模

該起重機的轉(zhuǎn)柱、門架和起重臂等構(gòu)成一空間桿系結(jié)構(gòu)，可簡化成剛架結(jié)構(gòu)，主要用梁單元進行分析計算；大平衡架為鋼板焊接而成的箱體結(jié)構(gòu)，應采用三維實體單元進行分析計算。

1.1 有限元網(wǎng)格

門座起重機結(jié)構(gòu)主要是由無縫鋼管和鋼板組成，根據(jù)SDMQ1260/60E型門座起重機的結(jié)構(gòu)特點和受力特點，可把起重機的轉(zhuǎn)柱結(jié)構(gòu)、門架結(jié)構(gòu)和起重臂一起簡化成空間桿系結(jié)構(gòu)，采用ANSYS提供的空間梁單元BEAM188進行離散化，整個結(jié)構(gòu)共劃分了9920個單元，18717個節(jié)點。

1.2 材料物理參數(shù)

該起重機的型材選用兩種材料，分別為Q235-A和16MnR，這兩種材料在常溫下的屈服極限分別為235MPa和325MPa，彈性模量為2.1×105MPa，材料的泊松比取為0.3，密度為7800kg/m3。

1.3 載荷工況

根據(jù)該起重機的運行狀況，在考慮自重的情況下，研究起重臂處于起吊重量為60t的位置，但是空載的工況。取重力加速度g=9.8m/s2：

1.4 邊界條件

門架上四個與大平衡架相連的絞點采用固定端約束形式，即6個自由度全部約束。

2. 模態(tài)分析

模態(tài)分析，也叫特征值的提取，用以求解多自由度系統(tǒng)自由振動的固有頻率和相應振型。模態(tài)分析用于確定設計中的結(jié)構(gòu)或機器部件的振動特性(固有頻率和振型)。它是承受動態(tài)載荷結(jié)構(gòu)設計中的重要參數(shù)，同時也可以作為其它更詳細的動力學分析的起點。

本文通過分析計算，得到了起重機在工況位置時的固有頻率和模態(tài)振型。表1為起重機起重臂處于起吊重量為60t的位置（工況1）時整機的固有頻率，由考慮篇幅問題，出圖1～圖3，其分別為在工況1時整機的前三階模態(tài)振型。

圖1 起重機工況1第一階模態(tài)振型圖

圖2 起重機工況1第二階模態(tài)振型圖

圖3起重機工況1第三階模態(tài)振型圖

表1 在工況1時起重機的固有頻率（Hz）

3.總結(jié)

1.通過上述 模態(tài)分析結(jié)果可知，其整體結(jié)構(gòu)動剛度較好，各階振型主要表現(xiàn)為塔式起重機的塔臂上下、水平和轉(zhuǎn)扭運動的耦合。

2.本文計算所得結(jié)果可以為進一步研究門座起重機的動力響應分析和使用條件的合理選用奠定了技術(shù)基礎，也為今后的維修提供可靠的數(shù)據(jù)。

參考文獻：

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